CO2压缩机设备故障及处理措施

毕启玲,赵正军

（新疆克拉玛依职业技术学院,新疆 克拉玛依 833600）

1 运行故障的分类排查

（1）振动异常与多次重启。CO2压缩机在进行启动时往往会伴随异常振动，并且这种振动的次数较为频繁。根据资料统计显示，CO2压缩机在启动时，其异常平均振动次数一般为5次。在实际的案例中，有相当一部分CO2压缩机不仅在启动时异常振动，在运行过程中还伴随异常停机的突发情况，这都对我们的生产活动造成了极其不利的影响。

（2）段间冷却器损坏。段间冷却器是压缩机的重要部件之一，在压缩机的运行全过程中扮演着极为重要的角色。段间冷却器的主要作用在于冷却降温。由于气缸出口处气体的温度往往超过一百摄氏度，如果不对高温气体进行冷却降温，压缩机就会因机体无法承受高温而触发报警系统，造成瞬间跳闸停机。设置段间冷却器的目的主要就是为了提高机组的工作效率，降低材料的折旧率与使用等级。然而，段间冷却器在实际运行过程中极易发生故障。

（3）喘振事故频发。喘振是压缩机运行过程中经常发生的现象。在压缩机入口空气流量减少与出口压力上升的双重作用下，压缩机的输出达不到出口管网压头的要求，导致气体反向输入，振幅短时间内急剧增大，从而引发强烈喘振。

2 导致故障的原因分析

（1）高低压缸与转子。高压缸在CO2压缩机启动时，其自身的振动数值会随着内部压力的变化而变化。在实际的生产过程中，为了保证设备的安全性与稳定性，尽可能地排除由压力变化造成的安全隐患，我们必须及时停机，等压力回落到安全值后再重新启动。

高压缸振动的原因有：①压缩气体压力高，具有较强的振荡力。②在具体施工过程中，压缩机的运行环境较差，影响了系统的稳定运行。③转子性能不够稳定，平衡精度较低。④高压缸实际运行转速过快，最终引发共振。⑤润滑油温度逐渐升高，进气口压力逐渐降低。⑥压缩机机座与高压缸进气口之间产生共振。同样低压缸的振动也会导致压缩机在启动时异常振动。造成低压缸振动的原因有：细小的粉尘颗粒堵塞了过滤网，过滤网外层腐蚀严重；叶轮结垢，转子动平衡性能降低，引发油膜振荡；隔板流道堵塞，导致背压短时间内急剧上升；低压缸和驱动汽轮机之间形成的相对膨胀差。除此以外，异常振动还与转子有关，具体又分为两个方面：其一，压缩机在运行时转子主跨中部出现摩擦故障。其二，在压缩机的多次运行过程中，转子不断受到撞击磨损，导致平衡感变差，振动幅度增大，同时，高压缸转轴与叶轴之间的动静间隙达到最小值，最终使得间隙消失，进而导致振动异常。

（2）冷却器的材料特性与设计缺陷。段间冷却器损坏的原因主要存在于两个方面：其一，U型管受损。U型管受损的主要原因是冷却循环水中的过量氯离子对不锈钢管造成强烈腐蚀。此外，U型管在定型过程中仍然留存了一定的残余应力。其二，管束受损引发的气体泄漏。由于冷却器换热面积过大，冷却水流量少流速低，甚至出现停滞现象，导致换热不均应力增大。与此同时，进气温度值恰好处于不锈钢应力腐蚀敏感温度区间范围内，从而进一步导致气体泄漏。

（3）喘振现象的成因。导致喘振现象发生的原因有很多，从主观上讲，在实际生产过程中，操作人员未能熟练掌握相关技术要领，无法及时有效地应对突发状况。客观上讲，又可以分为以下原因。从理论研究上看，我们只能预测喘振大致的波动趋势，而无法知晓喘振的实际波动情况。从预防措施上看，防喘振系统尚不完善，防喘振阀尚未实现自动控制。从压缩机自身性能上看，其实际运行工况区条件无法达到最佳设计要求；在叶轮气流压力产生巨大变化的情况下，高压缸在旋转时易发生失控、脱离等事故。从外部干扰因素上看，冷却器的腐蚀所引发的CO2气体泄露事故导致压缩机入口的进气量逐渐减少。从天气条件上看，天气的变化导致压缩机运行状态不稳定。

3 处理故障的对策探究

（1）更换部件选用蒸汽汽轮机。为了解决CO2压缩机在运行过程中的振动与重启问题，我们可以从以下两个方面进行考虑。第一，及时更换转子与密封环以保证压缩机的安全、稳定、持续运行。第二，选择蒸汽汽轮机来设计制造压缩机。在实际的生产活动中，化工反应会产生大量的余热，我们可以利用这些余热建立蒸汽动力源，为新型压缩机的设计与制造创造有利条件。

（2）强化功能与改进冷却器设计。在设计段间冷却器时，必须考虑以下三点：第一，冷却水出口管线必须与气体入口管线保持足够远的安全距离。第二，适当减小换热器的换热面积。第三，在满足条件的情况下，适当加快冷却水的流速。

（3）设置与完善防喘振系统。为减小喘振造成的损失，我们有必要进一步完善防喘振系统。具体的做法是分别设置高压、低压防喘振系统[4]。除此之外，改变高压缸四段出口放空阀的位置，将其移至防喘振管路之后，与此同时设置单向阀以防止气体倒灌，降低喘振发生的概率。更为重要的是，充分利用压缩机自动控制系统的智能性,提高操作人员的技术水平，尽量避免喘振现象的发生。

4 结语

本文对CO2压缩机在运行过程中出现的振动异常、跳闸停机、段间冷却器损坏、喘振等问题进行了深入分析，并从更换部件、选用蒸汽汽轮机；强化功能、改进冷却器设计；设置、完善防喘振系统等三个方面提出了具体解决方案，为提高CO2压缩机的工作效率提供了有效措施。